Физический энциклопедический словарь - гипероны

Известно неск. типов Г.: лямбда () с массой т 1116 МэВ, сигма (^-, ⁰, ⁺) с m1190 МэВ, кси (Ξ-, Ξ⁰) с m1320 МэВ и омега (^-) с m1670 МэВ; все они имеют свои античастицы, обнаруженные экспериментально. Странность Г. отрицательна (антигиперонов — положительна): у  и -Г. S=-1, у Ξ-Г. S= 2, у -Г. S=-3. Рождаясь в сильном вз-ствии, Г. распадаются за счёт слабого взаимодействия со ср.

Рис. 1. Фотография (а) и схематич. изображение (б) случая парного рождения ⁰-гиперона и К⁰-мезона на протоне в жидко-водородной пузырьковой камере под действием ^--мезона: ^-+р-⁰+К⁰. Реакция обусловлена сильным вз-ствием и разрешена законом сохранения странности (в нач. и кон. состоянии суммарная странность ч-ц S=0). На снимке видны также распады ⁰ и К⁰ под действием слабого вз-ствия: 0 р+^-, К⁰ ⁺+^- ; в каждом процессе странность меняется на единицу. Пунктирные линии на рис. б изображают пути нейтр. ч-ц, не оставляющих следа в камере.

временем жизни  ~10^-10 с (за исключением °, распадающегося в результате эл.-магн. вз-ствия с  ~10^-19 с). Осн. способы распада:

р+^-, n+⁰; ⁺р+⁰,

n+⁺ ; ⁰+;

^-^-+n; Ξ⁰+⁰;

Ξ^-⁰+-; ^-Ξ⁰ +^-,

Ξ^-+⁰, +K^-.

Распады с испусканием лептонов составляют доли % от осн. способов распада. Все распады, обусловленные слабым вз-ствием, происходят с изменением странности на единицу (в сильном и эл.-магн. вз-ствиях странность сохраняется). Рис. 2 иллюстрирует процессы сильного и слабого вз-ствия Г.

Первый Г. () открыт в косм. лучах (1947). Детальное изучение Г. стало возможным после того, как их получили с помощью ускорителей заряж. ч-ц. В 70-х гг. созданы пучки заряж. и нейтр. Г. с энергией 20— 100 ГэВ; такие Г. благодаря релятив. увеличению времени жизни успевают пролететь до распада расстояния до неск. м. Гиперонные пучки существенно увеличили возможность систематич. исследования вз-ствий Г. (Последние данные о временах жизни Г. см. в табл. 1 в ст. Элементарные частицы.)

Сильное вз-ствие Г., как и др. адронов, обладает симметрией, наз. изотопической инвариантностью и проявляющейся в том, что ч-цы группируются в изотопич. мультиплеты. Г. образуют четыре изотопич. мультиплета:  и  — изотопич. синглеты, Ξ-Г.— изотопич. дублет (Ξ^-, Ξ⁰), 2-Г.—изотопич. триплет (⁺ , ⁰, ^-). Аналогичные мультиплеты образуют антигипероны. По ряду св-в Г. довольно близки к др. барионам и могут быть объединены вместе с ними в более широкие ' семейства — унитарные мультиплеты, отвечающие унитарной симметрии SU (3). С помощью этой симметрии удалось предсказать существование и св-ва ^--Г.

Св-ва Г. можно объяснить в рамках совр. кварковой модели ч-ц. Согласно этой модели, Г., как и др. барионы, состоят из трёх кварков, причём в состав Г. обязательно входят s-кварки — носители странности. Странность s-кварка S=-1, так что в Г. Л и 2 входит один s-кварк, в Ξ-Г.— два, а -Г. состоит из трёх s-кварков. В распадах Г., обусловленных слабым вз-ствием, s-кварк переходит в u-кварк с S=0. Поэтому слабые распады происходят с изменением S на единицу. Этот закон запрещает распад Ξ-Г. на нуклон и -мезоны, т. к. при этом странность изменилась бы на два. Распад Ξ происходит в два этапа: Ξ+;  N+. Поэтому Ξ-Г. наз. каскадным. Каскадные распады претерпевают также -Г. Другие правила отбора позволяют объяснить соотношения между вероятностями разл. каналов распада Г.

При вз-ствии быстрых ч-ц с ядрами могут возникать т. н. гиперядра, в к-рых один из нуклонов ядра замещён -Г. (наблюдались также гиперядра с двумя -Г.).

Рис. 2. Фотография (а) и схематич. изображение (б) рождения и распада антигиперона ^~(⁺) в пузырьковой камере, наполненной жидким дейтерием и находящейся в магн. поле. ^- рождается (в точке 1) в реакции К⁺d^~+⁰+⁰+р+⁺+^-. Согласно законам сохранения барионного заряда В и (в сильном вз-ствии) странности S, рождение антибариона ^~ (В=-1) на дейтроне (В=+2) сопровождается рождением трёх барионов: ⁰, ⁰, р (в нач. состоянии S=+1). Распады образовавшихся ч-ц происходят в результате слабого вз-ствия с изменением S на единицу. Один ⁰ распадается (в точке 2) на p и ^-, а другой ⁰ выходит из камеры, не успев распасться (на рисунке не помечен; его наличие подтверждается законом сохранения энергии и импульса); ^~ распадается (в точке 3) на антилямбда-гиперон ^~0 и К⁺ ; ^~0 распадается (в точке 4) на p